基于plc的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān)。電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。本論文通過(guò)討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱PLC編程的程序控制方式，提出了四層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成，列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了PLC的編程方法，設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長(zhǎng)、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。關(guān)鍵詞：電梯、PLC、梯形圖目錄1 緒 論11.1 概述11.2 課題的提出11.3 課題的主要討論內(nèi)容22 狀態(tài)設(shè)定、運(yùn)行分析及控制要求32.1電梯狀態(tài)設(shè)定32.2運(yùn)行中的情況分析32.3電梯的控制要求43 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)63.1 PLC類型的選擇63.2 電梯內(nèi)部控制硬件設(shè)計(jì)63.3 電梯外部控制硬件設(shè)計(jì)73.4 數(shù)碼管的顯示原理73.5 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖83.6 門機(jī)電路、抱閘電路、門鎖及安全運(yùn)行電路83.7 PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖93.8 I/O分配表103.9 PLC硬件接線圖104 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)134.1 系統(tǒng)流程圖134.2 PLC程序梯形圖145 電梯PLC的調(diào)試與安裝225.1 模擬調(diào)試225.2 安裝調(diào)試225.2.1 單指令運(yùn)行調(diào)試225.2.2 復(fù)雜運(yùn)行調(diào)試23結(jié)束語(yǔ)24致謝25參考文獻(xiàn)26 1 緒 論1.1 概述隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān)。電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。為了提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計(jì)了一套以PLC為核心控制器的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，用來(lái)取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。因?yàn)樵诤诵目刂撇糠植捎昧薋X2N型PLC，使用是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運(yùn)行這個(gè)要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時(shí)還克服了手動(dòng)操作所帶來(lái)的一些人為干擾因素，取得了良好的預(yù)期效果。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2N。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件及原則設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動(dòng)運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號(hào)的登記、消號(hào)、到層自動(dòng)開(kāi)門、延時(shí)自動(dòng)運(yùn)行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。關(guān)于PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點(diǎn)介紹如下。1.2 課題的提出當(dāng)今社會(huì)電梯產(chǎn)品繁多，選擇何種器件來(lái)控制電梯的穩(wěn)定 、安全、高效運(yùn)行顯得尤為重要。PLC以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來(lái)控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。為此提出了本課題加以研究。1.3 課題的主要討論內(nèi)容由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來(lái)控制電梯。課題所研究的任務(wù)主要是用可編程控制器（PLC）作為核心器件對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)控制，從而實(shí)現(xiàn)電梯穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行。論文的主要內(nèi)容如下：電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制兩大部分，這就確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，有雙速電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，完成了電機(jī)和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)，完成了 PLC 的選型、I/O 點(diǎn)數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)。最后對(duì)改造后的電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。2 狀態(tài)設(shè)定、運(yùn)行分析及控制要求2.1電梯狀態(tài)設(shè)定1.電梯的待命狀態(tài)。假設(shè)電梯位于1層待命，各層顯示器處于以下?tīng)顟B(tài)：各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。2.電梯的運(yùn)行狀態(tài)。按下某層呼叫按鈕（1-4層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變，各層指示燈也隨之而變。運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開(kāi)。在電梯運(yùn)行過(guò)程中，支持其他呼叫。3.電梯到達(dá)指定樓層狀態(tài)。電梯門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過(guò)程中，支持手動(dòng)關(guān)門。各樓層顯示值為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅。2.2運(yùn)行中的情況分析實(shí)際中，電梯服務(wù)的對(duì)象是許多乘客，乘客乘坐電梯的目的地是不完全一樣的，而且，每一個(gè)乘客呼叫電梯的時(shí)間有前有后，因此，將電梯在實(shí)際中的各種具體情況加以分類，做出分析，以便于編制程序。1電梯上行分析。若電梯在上行過(guò)程中，某樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況：若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之上目標(biāo)運(yùn)行層之下，則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令。前一指令執(zhí)行完畢再響應(yīng)2.電梯下行分析。若電梯在下行過(guò)程中，樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況：若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下目標(biāo)運(yùn)行層之上，則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)地完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。若呼叫層處于電梯運(yùn)行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。3綜合分析由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令后，總是由近至遠(yuǎn)地完成各個(gè)呼叫任務(wù)。電梯機(jī)制只要依此原則進(jìn)行設(shè)計(jì)動(dòng)作，就不會(huì)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電梯上下亂跑的情況了。在分析的同時(shí)，我們也知道了電梯系統(tǒng)中哪些是可人工操作的設(shè)備。根據(jù)以上分析，下圖2-1給出了4層樓電梯控制組態(tài)仿真界面。下圖的左半部分是電梯的內(nèi)視圖，其中包括1個(gè)樓層顯示燈、開(kāi)門按鈕、關(guān)門按鈕、1層到4層的呼叫按鈕以及電梯的上升和下降狀態(tài)指示燈等。兩扇電梯門打開(kāi)后可以看到樓道的景象。下圖的右半部分是4層樓宇電梯的外觀圖，表示4層樓宇和1個(gè)電梯的轎箱。在電梯的外視圖中，1層有1個(gè)是呼叫按鈕，4層有1個(gè)下呼叫按鈕，2、3有上、下呼叫按鈕各1個(gè)，每個(gè)呼叫按鈕內(nèi)有1個(gè)相應(yīng)的指示燈，用來(lái)表示該呼叫是否得到響應(yīng)。轎箱的箱門和每層的電梯門都可以打開(kāi)。 圖2-1轎廂內(nèi)外按鈕、顯示布局示意圖2.3電梯的控制要求1.接受每個(gè)呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。2.電梯停在某一層（例如3層），此時(shí)按動(dòng)該該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當(dāng)于發(fā)出打開(kāi)電梯門命令，進(jìn)行開(kāi)門的運(yùn)作過(guò)程；若此時(shí)電梯的轎箱不在該層（在1、2、4、5層），則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運(yùn)行。3.電梯運(yùn)行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變觀在電梯運(yùn)行方向的呼叫，直到有些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運(yùn)行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯的位置在1層和2層之間上行，此時(shí)出現(xiàn)了1層上呼叫、2層下呼叫和3層上呼叫，則電梯首先響應(yīng)三層上呼叫，然后再依次響應(yīng)2層下呼叫和1層上呼叫。4.電梯在每一層都有1個(gè)行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層的行程開(kāi)關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。5.當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。6.當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部按動(dòng)開(kāi)門按鈕，則電梯門打開(kāi)，按動(dòng)電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門閉閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門是不能被打開(kāi)的。7.當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，相應(yīng)的樓層指示燈亮，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)樓層指示燈改變。3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC類型的選擇FX2N型可編程控制器是日本公司研制的一種新型可編程控制器。較其他控制它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足電梯對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。緊湊的結(jié)構(gòu),低廉的成本及功能強(qiáng)大的指令集使得FX2N成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用三菱FX2N可編程序控制器編寫一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開(kāi)門控制等控制任務(wù)。FX2N型PLC在電梯中的應(yīng)用也已很成熟。PLC作為主控制器，一方面要采集電梯的各種輸入信號(hào)，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號(hào)、門鎖信號(hào)、門區(qū)信號(hào)、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號(hào)、防沖信號(hào)以及消防信號(hào)等。另一方面要把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)門信號(hào)、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電梯的起動(dòng)加速、穩(wěn)速運(yùn)行、制動(dòng)減速起著決定性作用。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動(dòng)、制動(dòng)、加減速度、平層精度、乘座的舒適感等指標(biāo)。所以我們的PLC選用日本三菱公司的FX2N型PLC以其可靠性高、運(yùn)算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專用客制化服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)需要配置，并可根據(jù)用戶的要求增加并聯(lián)功能。因高層電梯系統(tǒng)程序冗長(zhǎng)本課題以編制一臺(tái)4層4站的電梯為例，先根據(jù)控制要求計(jì)算所需要的I/O接口點(diǎn)數(shù)，其中輸入點(diǎn)數(shù)為32，輸出點(diǎn)數(shù)為24。3.2 電梯內(nèi)部控制硬件設(shè)計(jì)在電梯內(nèi)部，有4個(gè)樓層（1-4層）按鈕、開(kāi)門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。電梯停下時(shí)，具有開(kāi)門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，又可自動(dòng)關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也有控制電梯開(kāi)門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開(kāi)門與關(guān)門。電梯內(nèi)部還配有指示燈，用來(lái)顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。3.3 電梯外部控制硬件設(shè)計(jì) 電梯的外部共分4層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈及樓層LED顯示器。呼叫按鈕是乘客用來(lái)發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層LED顯示器一樣，都是用來(lái)顯示電梯所處的狀態(tài)的。4層樓電梯中，1層只有上呼叫按鈕，4層只有下呼叫按鈕，其余2層同時(shí)具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器4層電梯均相同。3.4 數(shù)碼管的顯示原理數(shù)碼管的顯示是根據(jù)點(diǎn)亮不同的二極管而顯示不同的數(shù)字。一般單位二極管有10個(gè)引腳，二位二極管也是10個(gè)引腳，四位數(shù)碼管是12個(gè)引腳。關(guān)于具體的引腳及段，可根據(jù)其資料進(jìn)行查詢。數(shù)碼管根據(jù)其連接的不同可分為共陰極連接，如下圖3-1所示其中圖a，共陽(yáng)極連接如圖b。單位數(shù)碼管的引腳分布如圖C。其中，公共端叫做位選線，連接在一起的段線叫段選線。 數(shù)碼管的顯示分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。當(dāng)多位數(shù)碼管應(yīng)用于某一系統(tǒng)是，他們的位選是可以獨(dú)立控制的，而段選是連接在一起的，我們可以通過(guò)位選信號(hào)控制那個(gè)數(shù)碼管亮，在同一時(shí)刻，位選選通的的所有數(shù)碼管顯示相同的數(shù)字。因?yàn)樗麄兊氖沁B在一起的，所以這種顯示叫做靜態(tài)顯示。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示又叫動(dòng)態(tài)掃描，它是在根據(jù)人的視覺(jué)效果（至少25次/秒），來(lái)讓數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。圖3-1數(shù)碼管顯示原理圖3.5 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-2所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。圖3-2 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖3.6 門機(jī)電路、抱閘電路、門鎖及安全運(yùn)行電路圖3-3為電梯的門機(jī)、抱閘、門鎖及安全運(yùn)行電路。門電動(dòng)機(jī)為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可由KM9、KM10控制其正反轉(zhuǎn)。KM9接通時(shí)，電阻R2與電動(dòng)機(jī)電樞并聯(lián)，電流由電樞左端流向右端，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門，壓下SQ8時(shí)，R2部分被短接，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門調(diào)速。KM10接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門，并由SQ9、SQ10與R3一起實(shí)現(xiàn)關(guān)門調(diào)速。當(dāng)電梯上下運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)打開(kāi)，其線圈應(yīng)通電。電梯停止運(yùn)行時(shí)，抱閘應(yīng)抱死，其線圈應(yīng)斷電。將所有廳、轎門開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起，控制門鎖繼電器KA1，實(shí)現(xiàn)全部門關(guān)閉后電梯才能運(yùn)行的控制。將安全窗開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器開(kāi)關(guān)、轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、上下強(qiáng)迫停止開(kāi)關(guān)、基站開(kāi)關(guān)梯開(kāi)關(guān)以及熱繼電器觸點(diǎn)FR1、FR2串聯(lián)在一起，構(gòu)成安全回路，控制安全運(yùn)行繼電器KA2，用KA2的觸點(diǎn)控制PLC的RUN口，只有當(dāng)該KA2吸合時(shí)，才允許PLC處于運(yùn)行狀態(tài)。這樣可以節(jié)省PLC的輸入口，又可以實(shí)現(xiàn)在多種緊急情況下的立即停車。圖3-3電梯的門機(jī)、抱閘、門鎖及安全運(yùn)行電路3.7 PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖系統(tǒng)核心為PLC主機(jī)，通過(guò)PLC輸入接口送入PLC. 由存儲(chǔ)器的PLC 軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向主拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。具體的電梯控制信號(hào)原理如圖3-4所示。圖3-4電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖3.8 I/O分配表在編程過(guò)程中，遇到的I/O地址分配如下表3-1所示。編程過(guò)程可能分為電梯內(nèi)部和電梯外部?jī)刹糠诌M(jìn)行。表3-1 I/O分配表輸入符號(hào)功能輸出符號(hào)功能XO 接上升按鈕Y0電梯上升接觸器線圈X1接下降按鈕Y1電梯下降接觸器線圈X2接開(kāi)門按鈕（梯內(nèi)）Y2開(kāi)門接觸器線圈X3接關(guān)門按鈕（梯內(nèi)）Y3關(guān)門接觸器線圈X4接于1樓指令按鈕Y4接于1樓指令按鈕燈X5接于2樓指令按鈕Y5接于2樓指令按鈕燈X6接于3樓指令按鈕Y6接于3樓指令按鈕燈X7接于4樓指令按鈕Y7接于4樓指令按鈕燈X10接鑰匙式按鈕（總開(kāi)關(guān)）Y10-Y13接七段譯碼顯示器的顯示數(shù)據(jù)輸入端（字形）X11接1樓行程開(kāi)關(guān)Y14-Y17X12接2樓行程開(kāi)關(guān)Y20接1樓門口上升呼喚按鈕燈X13接3樓行程開(kāi)關(guān)Y21接2樓門口上升呼喚按鈕燈X14接4樓行程開(kāi)關(guān)Y22接3樓門口上升呼喚按鈕燈X15接開(kāi)門按鈕（梯外）Y23接4樓門口下降呼喚按鈕燈X16接關(guān)門按鈕（梯外）Y24接3樓門口下降呼喚按鈕燈X20接1樓門口上升呼喚按鈕Y25接2樓門口下降呼喚按鈕燈X21接2樓門口上升呼喚按鈕Y26上升顯示燈X22接3樓門口上升呼喚按鈕Y27下降顯示燈X23接4樓門口下降呼喚按鈕X24接3樓門口下降呼喚按鈕X25接2樓門口下降呼喚按鈕3.9 PLC硬件接線圖根據(jù)上小節(jié)的信號(hào)控制系統(tǒng)框圖可以進(jìn)行如下PLC的硬件連接，具體如下圖3-5所示。圖3-5 PLC硬件接線圖圖中Y20-Y26接數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，Y4-Y7接各樓層指令按鈕燈，Y12、Y10接兩主接觸器。4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)流程圖 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)我們就可以進(jìn)行相應(yīng)的流程圖編輯，具體如下圖4-1所示。圖4-1 程序流程圖4.2 PLC程序梯形圖1.預(yù)達(dá)樓層的程序電梯內(nèi)部的4個(gè)預(yù)達(dá)樓層呼叫按鈕，指定的是電梯的運(yùn)行目標(biāo)。在電梯未達(dá)到指定目標(biāo)時(shí)，該層呼叫燈應(yīng)一直有顯示（為綠），因此驅(qū)動(dòng)預(yù)達(dá)樓層呼叫按鈕指示燈的繼電器應(yīng)該使用保持繼電器。另外，當(dāng)電梯達(dá)到指定數(shù)層時(shí)，呼叫燈應(yīng)滅掉，即保持繼電器斷開(kāi)。由此可得預(yù)達(dá)樓層的PLC梯形圖程序 。2.電梯運(yùn)行樓層的顯示程序。電梯運(yùn)行到了哪一樓層，電梯內(nèi)及樓層門口都有需要顯示器顯示。運(yùn)行樓層的顯示是以電梯是否碰到行程開(kāi)關(guān)來(lái)決定的。同一樓層內(nèi)顯示同一個(gè)運(yùn)行樓層數(shù)。電梯接觸到其上層或下層的行程開(kāi)關(guān)時(shí)更換某一顯示器的值，顯示相應(yīng)運(yùn)行樓層數(shù)。七段顯示譯碼器采用Mc14495，其輸入為需要顯示數(shù)字的BCD碼，輸出為高電平有效的字形碼，驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管。由于數(shù)碼管耗電小，樓層門口的4個(gè)七段顯示譯碼器采用Mc14495和電梯內(nèi)的1個(gè)七段顯示譯碼器采用Mc14495可并聯(lián)接在PLC的字形輸出點(diǎn)Y10Y13上。3.電梯內(nèi)、外的電梯升降顯示程序Y0有輸出時(shí)，接通上升所有上升指示燈（樓層門口的4個(gè)和電梯內(nèi)的1個(gè)）。Y1有輸出時(shí)，接通下降所有下降指示燈（樓層門口的4個(gè)和電梯內(nèi)的1個(gè)）。4.電梯到達(dá)樓層后的停止程序由于電梯有上升呼叫和下降呼叫，所以當(dāng)呼叫方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，電梯才能停止。5.電梯的開(kāi)、關(guān)門程序電梯門的開(kāi)、關(guān)門注意事項(xiàng)前面已介紹過(guò)。以電梯的開(kāi)門Y2程序?yàn)槔f(shuō)明。首先，只有當(dāng)電梯既不上升也不下降時(shí)才能進(jìn)行開(kāi)門。即Y2才能有輸出。 6.電梯外部操作與顯示的PLC程序電梯外部呼叫與內(nèi)部呼叫是類似的。一個(gè)呼叫燈的接通對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的外部呼叫接通，其關(guān)閉條件為相應(yīng)行程開(kāi)關(guān)閉合，相應(yīng)升降指示燈閉合。另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應(yīng)使用保持繼電器作為輸出。需要指出的是第一、第四層的呼叫是單向的，故其關(guān)閉條件也相應(yīng)變?yōu)樾谐涕_(kāi)關(guān)閉合“AND”電梯升降斷開(kāi). 各部分功能梯形圖如下圖4-2所示：圖4-4 程序梯形圖5 電梯PLC的調(diào)試與安裝5.1 模擬調(diào)試模擬調(diào)試可以在輸入端接上手動(dòng)按鈕，而在PLC的輸出指示燈上看輸出。這種調(diào)試比較抽象，輸入信號(hào)完全靠手動(dòng)來(lái)控制。如按下X4是三層內(nèi)呼，如此時(shí)電梯不在三層，則對(duì)應(yīng)輸出指示燈亮，然后依次通過(guò)手動(dòng)來(lái)控制接近開(kāi)關(guān)按鈕，到第三層時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，輸出指示燈滅。其它層的運(yùn)行模擬調(diào)試同理。5.2 安裝調(diào)試安裝調(diào)試過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜且耗時(shí)間的過(guò)程，首先要確定器件型號(hào)。選擇器件型號(hào)除了要考慮機(jī)械設(shè)備、電壓、電流外，還要考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用及美觀問(wèn)題。內(nèi)選、外召喚信號(hào)指示燈可統(tǒng)一使用24V，這樣可以用一個(gè)電源供電。不僅可以簡(jiǎn)化布線的繁雜，而且可以減少器件的使用，節(jié)省開(kāi)支。接近開(kāi)關(guān)可用KCB1型雙穩(wěn)態(tài)磁保開(kāi)關(guān)，功率為100W，這種開(kāi)關(guān)完全是靠磁性動(dòng)作，不需電源。這樣不僅接線方便，而且可以節(jié)省一個(gè)電源。變壓器型號(hào)是BK50，主要用到24V和5V。5V用在層樓顯示上。在正反轉(zhuǎn)線路中，交流接觸器型號(hào)是 B16型，此接觸器線圈電壓為220V，這是在購(gòu)買接觸器時(shí)特別注意的問(wèn)題。因?yàn)镻LC輸出外部電源不能超過(guò)250V ，所以選用接觸器線圈電壓為220V的型號(hào)。另外還有空氣開(kāi)關(guān)、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)等等，這里不必一一詳述。所有的器件都備好后，接下來(lái)就是安裝。主電路及PLC都裝在控制柜內(nèi)，這就要考慮到互相干擾的問(wèn)題，主要是接觸器、空氣開(kāi)關(guān)和PLC之間的干擾，所以要相隔一定的距離，在安裝接近開(kāi)關(guān)時(shí)還要考慮到一個(gè)動(dòng)作范圍，要確保轎廂正好在每層中間?？俊０粹o、指示燈或數(shù)碼顯示也按照同樣原則接線。所有的元器件都按照一定的編號(hào)安裝好后，確保無(wú)誤后，就可以調(diào)試了。由于調(diào)試過(guò)程中，輸入輸出點(diǎn)比較多，且完成一個(gè)動(dòng)作所涉及的開(kāi)關(guān)、按鈕、輸出顯示也比較多。所以這里不一一說(shuō)明。只對(duì)動(dòng)作中一部分加以說(shuō)明。5.2.1 單指令運(yùn)行調(diào)試這是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計(jì)的程序在完成其最簡(jiǎn)單的控制功能時(shí)是否會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。若各種調(diào)試無(wú)錯(cuò)誤，則再用復(fù)雜的方法進(jìn)行調(diào)試。單指令運(yùn)行調(diào)試的具體內(nèi)容如下：假定電梯的轎廂在一樓，數(shù)碼管顯示為“1”，此時(shí)按下三樓的內(nèi)指令按鈕X5，三樓內(nèi)指令顯示Y35亮。電梯關(guān)門后，開(kāi)始上行，當(dāng)轎廂上升到三樓后，數(shù)碼管顯示為“3”樓的內(nèi)指令顯示信號(hào)Y35消除。5.2.2復(fù)雜運(yùn)行調(diào)試首先必須弄清楚各種按鈕的常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)。布線時(shí)，一定要標(biāo)號(hào)，以備維修查找方便。線頭不能過(guò)長(zhǎng)也不能過(guò)短。線頭過(guò)長(zhǎng)會(huì)碰到一起，引起短路。線頭過(guò)短，過(guò)細(xì)，固定牢靠性又成問(wèn)題。布線時(shí)還要考慮美觀性。一根線的布置不會(huì)有太多問(wèn)題，但是成百上千根線就有美觀性可言。因此，接線槽、扎帶、套管就成為必不可少的輔件。交流輸入輸出信號(hào)與直流輸入輸出信號(hào)分別使用各自的電纜。為了防止轎廂沖頂和蹲底，當(dāng)電梯運(yùn)行到頂層或底層時(shí)，可采取雙重強(qiáng)迫停車。結(jié)束語(yǔ)此設(shè)計(jì)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四層升降電梯的控制。利用梯形圖可以很直觀的看出電梯運(yùn)行過(guò)程。利用可編程控制器控制升降電梯，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時(shí)，硬件接線上只需增加樓層相應(yīng)的輸入信號(hào)。原來(lái)的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層的功能，要改動(dòng)的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。致謝三年的大學(xué)生活已經(jīng)快結(jié)束，在本專業(yè)的學(xué)習(xí)中使我掌握了不少專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己。畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，我完成了這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我受益匪淺，無(wú)論在學(xué)習(xí)還是生活中都保持認(rèn)真的態(tài)度。更重要的是，我更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，也是為了能更深刻的了解PLC。做設(shè)計(jì)就要到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究收集資料，閱讀文獻(xiàn)，分析對(duì)比，設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)都要細(xì)心琢磨，理論和實(shí)踐相結(jié)合，思考的越多，得到越多，不懂的問(wèn)題也就解決了，獨(dú)立工作能力逐漸增強(qiáng)，業(yè)務(wù)技術(shù)能力逐漸增強(qiáng)。能很好的完成這次設(shè)計(jì)與老師的辛勤勞動(dòng)和耐心細(xì)致地循循誘導(dǎo)分不開(kāi)的，他們學(xué)識(shí)淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，為指導(dǎo)我們搞設(shè)計(jì)，不辭辛勞，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)和兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)是我們學(xué)習(xí)榜樣，在此我表示深切的感謝。謹(jǐn)向戰(zhàn)崇玉老師表示感謝。謹(jǐn)向所有任課老師致以衷心的感謝！我們即將畢業(yè)，在此，再一次向三年中在學(xué)習(xí)和生活中給予過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。 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